【手続補正書】
【提出日】平成18年8月24日(2006.8.24)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
軟質基材に硬質粒子を分散させた軟質材料により形成され、表面が軟質基材リッチである傾斜層を設け、少なくとも摺動部分における表層部を柱状組織からなる脆弱層に置換し、その脆弱層の厚さを前記硬質粒子の平均粒子径以下に設定している圧縮機の摺動部材。
【請求項２】
摺動部分における硬質粒子の面積率が４．７％以上に設定されている請求項１に記載の圧縮機の摺動部材。
【請求項３】
脆弱層の硬度が軟質材料の基材以上に設定されている請求項１または２に記載の圧縮機の摺動部材。
【請求項４】
脆弱層の厚さは、傾斜層の厚さ以上で、且つ硬質粒子の平均粒子径の１／２以下に設定されている請求項３に記載の圧縮機の摺動部材。
【請求項５】
軟質基材はアルミニウムであり、脆弱層は陽極酸化皮膜層である請求項１ないし４の何れかに記載の圧縮機の摺動部材。
【請求項６】
軟質材料は、硬質粒子としてのシリコンを軟質基材としてのアルミニウムに分散させたアルミニウム−シリコン系合金である請求項５に記載の圧縮機の摺動部材。
【請求項７】
硬質粒子としてのシリコンは共晶シリコンまたは初晶シリコンである請求項６に記載の圧縮機の摺動部材。
【請求項８】
圧縮機はスクロール圧縮機であり、摺動部材は旋回スクロールである請求項１ないし７の何れかに記載の圧縮機の摺動部材。
【請求項９】
圧縮機はスクロール圧縮機であり、摺動部材は固定スクロールである請求項１ないし７の何れかに記載の圧縮機の摺動部材。
【請求項１０】
圧縮機はスクロール圧縮機であり、摺動部材はオルダムリングである請求項１ないし７の何れかに記載の圧縮機の摺動部材。
【請求項１１】
圧縮機はスクロール圧縮機であり、摺動部材は軸受を一体に備えたフレームである請求項１ないし７の何れかに記載の圧縮機の摺動部材。
【請求項１２】
圧縮機は、ＣＯ2 を冷媒とし、且つＰＡＧ、エーテル、エステル、ＰＡＯ、アルキルベンゼンまたは鉱油を潤滑油とするものである請求項１ないし１１の何れかに記載の圧縮機の摺動部材。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００９】
本発明は、上記従来の課題に鑑みてなされたもので、軽量化と高効率化を達成しながらも、潤滑状態が厳しくなる過度運転時においても焼付きが発生するおそれのない高い信頼性を有する圧縮機の摺動部材を提供することを目的とするものである。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１０】
上記のような目的を達成するために、本発明の圧縮機の摺動部材は、軟質基材に硬質粒子を分散させた軟質材料により形成され、表面が軟質基材リッチである傾斜層を設け、少なくとも摺動部分における表層部を柱状組織からなる脆弱層に置換し、その脆弱層の厚さを前記硬質粒子の平均粒子径以下に設定していることを特徴としている。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１１】
このような構成では、軟質材料で構成して傾斜層を設けた摺動部材によって軽量化と高効率化とを達成しながらも、摺動部分での潤滑状態が厳しくなったときに、摺動部分の表層部を置換した柱状組織からなる脆弱層が自体の脆弱性によって少しずつ徐々に磨耗して恰も固体潤滑剤として作用するとともに、脆弱層の磨耗の進行に伴い表面に露出する硬質粒子は自体が有する非凝着性によって摺動対向部分を支持するよう機能するので、焼付きの発生が効果的に防止される。したがって、この摺動部材を備えた圧縮機は、潤滑状態が厳しくなる過度運転時、特に除霜運転時における焼付きの発生が効果的に防止され、大容量で多冷媒のシステムにおいても不具合が発生するおそれのない高い信頼性を有したものとなる。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１４】
脆弱層の厚さは、傾斜層の厚さ以上で、且つ硬質粒子の平均粒子径の１／２以下に設定されていることが好ましい。これにより、高面圧下においても、脆弱層に高い耐磨耗性を得ることができる。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１８】
圧縮機がスクロール圧縮機であり、摺動部材が固定スクロールである場合には、軽量化と高効率化とを達成しながらも、焼付きの発生が効果的に防止される効果が得られるのに加えて、リード弁の弁座の硬度が高くなるので、弁座の強度が向上する効果を得ることができる。
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１９】
圧縮機がスクロール圧縮機であり、摺動部材がオルダムリングである場合には、軽量化と高効率化とを達成しながらも、焼付きの発生が効果的に防止される効果が得られるのに加えて、回転の偏心量が大きいロータリ式圧縮機や直線運動を回転運動に変換するシレプロ式圧縮機に比較して、アンバランス量が小さくなって極めて低振動なスクロール圧縮機となる利点がある。
【手続補正８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２０】
圧縮機がスクロール圧縮機であり、摺動部材が軸受を一体に備えたフレームである場合には、軽量化と高効率化とを達成しながらも、焼付きの発生が効果的に防止される効果が得られるのに加えて、旋回スクロールを受けるスラスト軸受をフレームに設置している低圧型スクロール圧縮機では、フレームの一部形状を変更することによってスラスト軸受をフレームに容易に一体形成することが可能となり、部品点数を削減できる利点がある。
【手続補正９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２２】
本発明の圧縮機の摺動部材によれば、軟質基材に硬質粒子を分散させた軟質材料により形成され、表面が軟質基材リッチである傾斜層を設けたことにより、軽量化と高効率化とを達成しながらも、少なくとも摺動部分における表層部に柱状組織からなる脆弱層が形成され、その脆弱層の厚さが前記硬質粒子の平均粒子径以下に設定されていることにより、摺動部分での潤滑状態が厳しくなったときに、柱状組織によりなる脆弱層が固体潤滑剤として作用したのちに、脆弱層の磨耗の進行に伴い表面に露出する硬質粒子自体が有する非凝着性によって摺動対向部分を支持するよう機能するので、焼付きの発生を効果的に防止することができ、大容量で多冷媒のシステムにおいても不具合が発生するおそれのない高い信頼性を有した圧縮機を得ることができる。
【手続補正１０】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２８】
摺動部材がスクロール圧縮機における旋回スクロールである場合には、固定スクロールなどの摺動部材に比較して旋回スクロールの形状が小さいので、軽量化と高効率化とを達成しながらも、焼付きの発生を効果的に防止できる高い信頼性を備えたスクロール圧縮機を安価に製作することができる。
【手続補正１１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２９】
摺動部材がスクロール圧縮機における固定スクロールである場合には、軽量化と高効率化とを達成しながらも、焼付きの発生を効果的に防止でき、しかも、リード弁の弁座の硬度をあげることが可能であるから、弁座の強度が向上する。
【手続補正１２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３０】
摺動部材がスクロール圧縮機におけるオルダムリングである場合には、軽量化と高効率化とを達成しながらも、焼付きの発生を効果的に防止でき、しかも、回転の偏心量が大きいロータリ式圧縮機や直線運動を回転運動に変換するシレプロ式圧縮機に比較して、アンバランス量が小さくなって極めて低振動なスクロール圧縮機を提供できる。
【手続補正１３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３１】
摺動部材がスクロール圧縮機における摺動部材は軸受を一体に備えたフレームである場合には、軽量化と高効率化とを達成しながらも、焼付きの発生を効果的に防止でき、しかも、旋回スクロールを受けるスラスト軸受をフレームに設置している低圧型スクロール圧縮機では、フレームの一部形状を変更することによってスラスト軸受をフレームに一体形成することが可能となり、部品点数を削減できる。
【手続補正１４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３４】
図１は本発明の一実施の形態に係る摺動部材を旋回スクロール７に適用して構成したスクロール圧縮機を示す一部破断した正面図である。このスクロール圧縮機は、これの外体をなす密閉容器１内に圧縮機構部２とこれの駆動源のモータ部（図示せず）が内装されている。圧縮機構部２は、フレーム３に固定された固定スクロール４と、この固定スクロール４に対向配置された旋回スクロール７と、フレーム３と旋回スクロール７との間に設けられたオルダムリング８と、旋回スクロール７をモータ部に連結するクランク軸９とを備えて構成されている。
【手続補正１５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３５】
固定スクロール４は、鏡板４ａ、羽根４ｂ、底面４ｃ、吸入ポート４ｄおよび吐出ポート４ｅを備えて構成されており、吸入ポート４ｄには吸入管１０が接続されている。旋回スクロール７は、これの縦断面図である図２に示すように、鏡板７ａ，７ｂ、羽根７ｃ、軸受部７ｄおよびシール部材７ｅを備えて構成されている。この旋回スクロール７の羽根７ｃと固定スクロール４の羽根４ｂとは齟齬状に対向配置されて互いに噛み合っているが、旋回スクロール７の羽根７ｃの高さは固定スクロール４の羽根４ｂの高さよりも若干低く設定されている。
【手続補正１６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３６】
フレーム３には環状溝１１が形成されており、この環状溝１１には、フレーム３と旋回スクロール７間をシールするシール部材１２が設けられ、このシール部材１２における環状溝１１に対する内側が高い圧力になるように設定されている。旋回スクロール７は、上記高い圧力によって固定スクロール４に押し付けられており、旋回スクロール７の羽根先端部のシール部材７ｅと固定スクロール４の底面４ｃとの隙間は潤滑油（図示せず）によってシールされている。
【手続補正１７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３７】
つぎに、上記旋回スクロール７の特徴とする構成について、図３を参照しながら説明する。図３は旋回スクロール７の表層部の断面組織を模式的に示した図である。この実施の形態の旋回スクロール７は、軟質基材であるアルミニウム１７に硬質粒子である微細な共晶シリコン１８を分散させてなるアルミニウム−シリコン系合金からなる軟質材料１９を用いて鋳造することにより形成されている。また、共晶シリコン１８は、面積率が４．７％以上となるように設定してアルミニウム１７に分散されている。また、機械加工によって仕上げられているが、その際表層部にはアルミニウムの延性によってアルミニウムの傾斜層が形成されて旋回スクロール７の表面はアルミニウムリッチになっている。また、その表面は粗さが小さく、滑らかな面になっている。
【手続補正１８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３８】
さらに、旋回スクロール７における摺動面、つまり鏡板７ａと羽根７ｃの表層部には陽極酸化皮膜層２０が形成されている。この陽極酸化皮膜層２０は、前記アルミニウム−シリコン系合金による鋳造一体品に対し陽極酸化皮膜処理を施すことにより、陽極から発生する酸素と軟質基材としてのアルミニウムが化学反応を起こして生成される柱状組織をした酸化アルミニウム膜からなる。前記陽極酸化皮膜層２０はスチームによる封孔処理にて孔を塞ぐ場合を含めて、前記アルミニウム−シリコン系合金１９以上の硬度を有しているが、硬度が高い分脆弱である。前記陽極酸化皮膜層２０は、表層部に形成されたアルミニウムの傾斜層の厚さ以上の厚さであって、且つ共晶シリコン１８の平均粒子径の１／２以下の厚さに設定して形成されている。なお、旋回スクロール７に対する摺動対象部材である固定スクロール４、オルダムリング８およびフレーム３は何れも鉄系材料で形成されている。
【手続補正１９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４３】
また、上述した陽極酸化皮膜層２０の磨耗は、硬質粒子である共晶シリコン１８の硬度効果によって進行が抑制される。したがって、この旋回スクロール７は、軟質材料１９の鋳造品とすることと軟質基材リッチで滑らかな表面を形成することによって軽量化および高効率化を達成しながらも、焼付きの発生が極めて効果的に防止されるので、高い信頼性が得られる。
【手続補正２０】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４５】
ところで、ＣＯ2 を冷媒とする場合、塩素を含まない自然冷媒によってオゾン層の破壊や温暖化現象に大きな影響を与えないが、ＣＯ2 冷媒は高密度高圧冷媒であることから、旋回スクロール７に非常に大きな圧力がかかって鏡板７ａに極めて高い面圧が発生する。ところが、上記旋回スクロール７では、摺動表面の構成組織が陽極酸化皮膜層２０から共晶シリコン１８にスムーズに移行することによって焼付きの発生が効果的に防止されるから、高圧および高差圧の発生状態においても高い信頼性が得られる。なお、ＣＯ2 冷媒用潤滑油として、ＰＡＧ、エーテル、エステル、ＰＡＯ、アルキルベンゼンまたは鉱油が挙げられる。
【手続補正２１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００５１】
また、ＣＯ2 を冷媒とし、且つＰＡＧを潤滑油とするスクロール圧縮機は、塩素を含まない自然冷媒によってオゾン層の破壊や温暖化現象に大きな影響を与えないが、ＣＯ2 冷媒は高密度高圧冷媒であることから、旋回スクロール７に非常に大きな圧力がかかって鏡板７ａに極めて高い面圧が発生する。ところが、上記旋回スクロール７では、摺動表面の構成組織が陽極酸化皮膜層２０から共晶シリコン１８にスムーズに移行することによって焼付きの発生が防止されるから、高圧および高差圧の発生状態においても高い信頼性が得られる。
【手続補正２２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００５２】
本発明は、スクロール圧縮機における摺動部材である固定スクロールと旋回スクロールのうちの形状の小さい旋回スクロールを、軟質基材に硬質粒子を分散させた軟質材料で構成して表面が軟質基材リッチである傾斜層を設け、軽量化と高効率化を図りながらも、摺動部材における少なくとも摺動部分の表層部を柱状組織からなる脆弱層に置換し、且つその脆弱層の厚さを前記硬質粒子の平均粒子径以下に設定することにより、摺動表面の構成組織が脆弱層から硬質粒子にスムーズに移行して焼付きの発生を効果的に抑制できるので、高い信頼性を有する圧縮機を提供できる。
【手続補正２３】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図１】
2005076611.tif 000001
【手続補正２４】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図２】
2005076611.tif 000002
【手続補正２５】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図３】
2005076611.tif 000003